Реферат: Химия и экология Земли - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Химия и экология Земли

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 174 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Химия Земли Начало широких исследований космического пространст ва ускорило развитие всех наук, в том числе и химии. Перед химиками стоят очень большие задачи – получение новых видов топлив, новых металлов и новых пластиков, которые удовлетворяли бы новым требованиям; предвидение химических свойств ок ружающей атмосферы, в которую попадут первые космонавты; обеспечение безопаснос ти космонавтов в таких условиях, которые не могут существовать на нашей пла нете; изучение вопросов, касающихся происхождение Земли, солнечной системы и жизни. В наши дни химики занимаются множеством земных проблем. Тайны нашей план еты отступают перед фантастическими успехами в покорении природы и подчин ении её интересам человека. Так, неожиданно возникла проблема загрязнения возд уха над городами, которая лет тридцать назад полностью отсутствовала. Потребле ние энергии растёт так быстро, что некоторые учёные говорят о возможной нехв атке природного топлива и настаивают на быстрейшем использовании ядерной э нергии и более полном использовании солнечной энергии. В настоящее время мы располагаем большими возможностями значительно п олнее изучить нашу планету Земля. И недалеко то время, когда мы сможем начать исследование ближайших к нам планет, а затем и звёзд. Земля– источник всех веществ, которые мы повседневно используем в свое й деятельности. Энергия доходит до нас извне - от Солнца и в меньшей степени от других звёзд. Земля, в свою очередь, излучает энергию в космическое пространство. Если количество излучаемой энергии будет больше приобре таемой энергии, то Земля начнёт охлаждаться, если же меньше, то Земля будет нагреваться. Часть солнечной энергии накапливается в виде химической э нергии при образовании новых веществ, особенно органических соединений. В тече ние относительно коротких периодов времени (измеряемых геологическими эп охами) мы можем использовать энергию, накопленную в природных топливах, наприм ер каменном угле и нефти, или ядерную энергию. Существование Земли целиком зависит от Солнца – нашего основного источника энергии. Все вещества, которые мы используем, происходят главным образом из Земли . На Землю, которая вращается в космическом пространстве вокруг Солнца, попа дают вещества метеоритов и космическая пыль, но их количества незначительны по сравнению с количествами веществ, которые содержатся в Земле. Мы рассмот рим вещества Земли и то, как использует их человек. Обсуждение химии Земли удобно разделить на три части, каждая из которых соответствует одной из фаз – твёрдой, жидкой или газообразной. Литосфера - это твёрдая часть Земли. Этот термин охватывает также и центральное ядро, хотя окончательно не выяснено, какое оно – твёрдое ил и жидкое. Литосфера представляет собой «шар» из твёрдого вещества радиус ом около 6400 км. Мы имеем прямой доступ только к небольшой части этого огромного шара. Самые глубокие шахты имеют глубину 3-5 км; глубина нефтяных скважин достигает 5-8 км. Относительно тонкая оболочка, которую мы можем непосредственно изучить, называется земной кор ой. На основании сейсмических исследований толщину земной коры считают равной приблиз ительно 32 км. Остальную часть мы называем внутренней лито сферой, которая включает также и центральную часть, называемую ядром. Около 80% земной поверхности водным раствором. Это т жидкий слой – океаны – называется гидросферой. Средняя глубина гидросферы равна примерно 5 км, но « глубины» или «бездны» океанов превышают эту среднюю величину более чем в 2 раза. Землю окружает третья фаза, газообразная. Смесь г азов, находящаяся вокруг Земли, называется атмосферой. Более 98% этого газа (воздуха) находится на расстоянии меньше 64 км от поверхности Земли. Состав земной атмосферы неодинаков в разные дни и, кроме того, изменяетс я в зависимости от высоты и места на земном шаре. Больше всего в атмосфере изменяется содержание паров воды. Вода постоянно испаряется с поверхно сти гидросферы, из почвы, листьев, при сушке белья и т. д. Через какие- то промежутки времени отдельные зоны атмосферы охлаждаются до точки росы или точки замерзания, и тогда избыток паров воды осаждается в виде дождя или снега. Поскольку концентрация паров воды в атмосфере весьма различна, геохими ки обычно сообщают состав «сухого воздуха», т. е. воздуха, из которого пары во ды полностью удалены. Состав образца сухого воздуха приведен в таблице 1. Обратите внимание на низкую концентрацию водорода и гелия в воздухе. Зем ля - относительно небольшая планета во вселенной и, следовательно, довольно слабо притягивает окружающие её газы. Поэтому большая часть водорода и гелия, первоначально связанных с веществом Земли, довольно легко удаляется от неё. Следует отметить также, что содержание азота в воздухе выше, чем содержа ние кислорода, хотя в гидросфере и литосфере кислорода гораздо больше. Большинство составных частей атмосферы (за исключением воды и двуокиси углерода) представляют собой элементы. Название вещества Формула вещества Содержание вещества, % Азот N2 78,09 Кислород O2 20,95 Аргон Ar 0,93 Двуокись кислорода CO2 0,03 Неон Ne 0,0018 Гелий He 0,00052 Криптон Kr 0,0001 Водород H2 0,00005 Ксенон Xe 0,000008 Таблица 1: Состав образца сухого воздух а. Используя газовые законы, можно вычислить относительные концентрации компонентов сухого воздуха. Предположим, что в какой-то день атмосферное давление равно 750 мм рт. ст. и что после высушивания образца такого воздуха давление становится равным 738 мм рт. ст. В этом случае парциальное давлени е паров воды равно 750 мм рт. ст. - 738 мм рт. ст.= 12 мм рт. ст. Парциальное давление изменяется прямо пропорционально числу молекул, поэтому мы на ходим, что доля молекул воды в этом образце воздуха равна 12 мм рт. ст./750 мм рт. ст.= 0.016. В этом довольно влажном воздухе 1.6% всех молекул составляют молекулы воды. На более тяжелые молекулы действует большая сила притяжения, чем на легк ие молекулы. Следовательно, наблюдается тенденция к седиментации, т. е. осаждению, молекул с высоким молекулярным весом по отношению к молекула м газа с низким молекулярным весом. Такая тенденция противоположна склонност и к максимальной неупорядоченности, вследствие которой атмосферные газы х орошо перемешиваются. В результате наблюдается незначительное изменение сос тава воздуха с высотой. Сухой воздух на уровне моря содержит около 78% молекул азота 21% молекул кислорода, но на высоте 20 км образец сухого воздуха содержит 80% молекул азота и только 19% молекул кислорода. Помимо влияния сил притяжения, состав воздуха изменяется из-за химическ их реакций, инициируемых светом. Эти реакции вызываются поглощением ультрафиолетового излучения в верхних слоях атмосферы. Например, кисло род, поглощая ультрафиолетовое излучение, приобретает энергию, превышающую энергию связи. При этом происходит разрыв связи и образуются два атома кислорода : O2(r) + hv = 2O(r) (1) Образующиеся атомы кислорода очень реакционноспосбны. Эти атомы могут присоединяться к другой молекуле кислорода О2, образуя молекулу озона О3: O(r) + O2 (r) = O3(r) (2) Озон - очень реакционноспос обная форма кислорода, хотя и не в такой степени, как атомы кислорода. В атмосфере он образуется только на больших высотах , так как ультрафиолетовое излучение той частоты, которая необходима для реа кции (1), настолько полно в верхних слоях, что до нижних слоёв. Исследования показали, что концентрация озона на уровне моря незначительна и что она достигает максимума на высоте 24 км. Эти небольшие количества озона, находящегося на высоте 24 км над поверхно стью Земли, поглощает ультрафиолетовое излучение почти всех частот, которое не поглощается кислородом О2. Таким образом, О2 и О3 делают атмосферу непрозрачной для большей части ультрафиолетовой области спектра. Впол не вероятно, что химия жизни на нашей планете развивалась совершенно иначе , если бы это ультрафиолетовое излучение достигало поверхности Земли. Если бы атмосфера была «прозрачной», для фотосинтеза были бы более доступны фот оны гораздо более высокой энергии. Для волн, соответствующих противоположному, инфракрасному концу спект ра, атмосфера также по существу непрозрачна. Это объясняется главным образ ом поглощением инфракрасного излучения парами воды и газообразной двуоки сью углерода. Таким образом, мы видим, что воздух, который обычно считают прозрачным, фильтрует солнечные лучи, попадающие на Землю. Фотоны очень высокой энергии (в ультрафиолетовой области) и очень низкой энергии (в инфракрасной области) задерживаются, а фотоны средней энергии (промежут очная область спектра) пропускаются. Вода, которая соприкасается с воздухом, растворяет часть воздуха. Кислор од растворяется в воде гораздо лучше, чем азот, но, поскольку азота в воздухе в 4 раза больше, чем кислорода, количество растворённого азота в воде превы шает количество растворённого кислорода. Элементарный кислород, растворённ ый в воде, используется живущими в воде организмами для процессов окисления. Концентрация растворённой двуокиси углерода низкая, так как содержани е её в воздухе невелико. Но то количество двуокиси углерода, которое растворен о в воде, необходимо для фотосинтеза, происходящего в морских растениях. Растворённая двуокись углерода придаёт воде приятный вкус. Кипячённая вода теряет почти всё количество растворённого в ней газа, поэтому она безвку сна. Океанская вода также содержит растворённые молекулы газов из воздуха. Э ти газы можно удалить кипячением, но другие растворённые вещества при этом остаются. Если перегнать 1кг океанской воды, то при этом будет собрано в среднем 967г воды, а в перегонной колбе останется 33г твердого вещества (в основном солей). Таким образом, мы можем сказать, что 3,3 вес % океанской воды составляют растворенные соли. В океанской воде обнаружено более 40 элементов, но половина из них присутствует в очень малой концентрации – меньше 1г на 1 млн. кг воды. В таблице 2 приведены примеры концентрации (число молей на 1кг океанской воды) воды и ионов, присутствующих в наибольших количествах. Элемент Основной компонент Содержание моль/кг название Символ Водород H H2O 53,7 Кислород O Х лор Cl Cl (водн) 0,535 Натрий Na Na (водн) 0,460 Магний Mg Mg (водн) 0,052 Сера S SO2 (водн) 0,028 Кальций Ca Ca (водн) 0,010 Калий K K (водн) 0,010 Бром Br Br (водн) 0,008 Содержание растворённых газов не учитывается. Таблица 2: Средний состав океанской воды. Из таблицы становится ясным, что в океанской воде и онов натрия меньше, чем ионов хлора; в ней присутствуют и другие положительные ионы – ионы магн ия, кальция и калия. В океанской воде имеются также и отрицательно заряженны е ионы – сульфат-ионы и бром-ионы. Следовательно, океанская вода – это не просто раствор хлористого натрия. Кроме того, ионов калия в океанской во де гораздо меньше, чем ионов натрия (Na/K=46),хотя в земной коре ионов калия содержится довольно много (Na/K=2). Внешние слои литосферы доступны для непосредственного исследования, п оэтому наши знания об этой части земной коры достаточно обширны. О внутренних с лоях литосферы нам почти ничего не известно, хотя на их долю приходится почти 99,5% всей массы Земли. Внутренние слои литосферы. Внутренние слои литосферы можно изучать только с помощью сейсмических исследований. Ударные волны, вызванные землетря сением, распространяются в толще Земли со скоростью, зависящей от упругих свойс тв и плотности пород, которые встречаются на пути. Зная это сейсмологи могут определить наличие в литосфере зон с различными свойствами. Внешний сло й, или мантия Земли, простирается на глубину больше 3000км и, как принято обычно считать, находится в твердом состоянии. Плотность этого твердого вещест ва составляет около 3 г/см вблизи поверхности и увеличивается примерно до 5 г/см в нижних слоях мантии. Это увеличение плотности обусловлено ростом давл ения в глубине Земли. Давление на глубине больше 3000км составляет около 1 млн. атм, т.е. в 2-3 раза превышает максимальные давления, достигаемые в статических лабораторных опытах. Внутренняя часть литосферы называется ядром. Давления в ней должны быть еще более высокими, а плотность вещества вблизи центра Земли может достигат ь 18 г/см. Возможно, земное ядро частично находится в жидком состоянии, но это е ще не доказано. Мантия Земли состоит, по-видимому, из различных силикатов. Плотность, сжимаемость и твердость образующего мантию вещества, полученные в резу льтате сейсмических исследований, совпадают с соответствующими значениями си ликатов. Долгое время считалось, что ядро Земли состоит преимущественно из желез а, что подтверждалось составом метеоритов. Метеориты – это твердые тела, пада ющие на Землю через атмосферу из космоса. Вполне возможно, что они являются обло мками планет, напоминающих Землю. Поэтому по составу метеоритов можно будет определить природу внутренних слоев литосферы. Согласно современным гипотезам, ядро Земли состоит не из железа, а из горных пород большой плотности, однако это еще не доказано окончательно. Предполагается, что температура вблизи центра Земли порядка нескольки х тысяч градусов. При этой температуре на земной поверхности все горные породы расплавились бы, но, поскольку давление во внутренних слоях Земли очень велико, весьма вероятно, что ядро Земли находится в твердом состоянии. Земная кора. Наиболее рас пространенные в земной коре элементы – кислород и кремний. Таблица 3 показывает, что на долю кислорода приходится почти 60%, а на долю кремния – 20% всех атомов, входящих в состав земной коры. Место Элемент Порядковый номер Число атомов на 10000 атомов 1 Кислород 8 6050 2 Кремний 14 2045 3 Алюминий 13 625 4 Водород 1 270 5 Натрий 11 258 6 Кальций 20 189 7 Железо 26 187 8 Магний 12 179 9 Калий 19 138 10 Титан 22 27 11 Фосфор 15 8,6 12 Углерод 6 5,5 13 Марганец 25 3,8 14 Сера 16 3,4 15 Фтор 9 3,3 16 Хлор 17 2,8 17 Хром 24 1,5 18 Барий 56 0,75 Таблица 3: Распространенность элементов в земной коре. В океанской воде третье место по распространеннос ти (перед алюминием) занимает водород. По содержанию элементов в ядре Земли на втором месте находится железо, на третьем – кремний, а на четвертом – магний. В различных частях Земли существует свой порядок расположения элементов по распространенности . Однако наиболее распространенными оказываются элементы с низкими порядковым и номерами 26 и ниже. На долю всех остальных элементо в (после железа) приходится меньше 0,2 вес. % земной коры. В повседневной жизни нас чаще интересует доступность элементов, а не их распространенность в земной коре. Воздух постоянно окружает нас повсюд у и одинаково доступен для всех. Снабжение водой имеет большие ограничения. В одних районах Земли вода имеется в избытке, другие районы страдают от ее недостатка. Даже в районах с обильными осадками расход воды может возрас ти настолько, что её запасы будут постепенно истощаться. По мере роста насе ления земного шара потребление воды все больше увеличивается, и природные рес урсы воды нужно расходовать умело. Запасы многих металлов, известных еще с древних времен, - меди, серебра, золота, олова и свинца – довольно ограниченны. Раньше люди добывали мед ь, серебро и золото в самородном состоянии. А эти три металла можно путем несложных химических операций извлекать также из их руд. С другой сторон ы, алюминий и титан, хотя они являются распространенными элементами, значи тельно труднее получить из их руд. Фтор распространен в природе больше, чем хлор, но хлор и его соединения гораздо более обычны – их легче получать и использовать. Однако по мере истощения наиболее богатых источников эле ментов, широко используемых в настоящее время все большее внимание будут привл екать те элементы, которые пока не находят широкого применения. . В геологические эпохи в результате процессов плавления, кристаллизаци и, растворения и осаждения различные элементы были сконцентрированы в от дельных месторождениях, где из них образовались устойчивые соединении. Эти соед инения называются минералами. Многие минералы по составу соответствуют соеди нениям, полученным в лабораториях, но большинство из них не отличается особой чи стотой. Так, большие залежи поваренной соли (хлористого натрия) образовались в т ех случаях на месте бывших морей, когда отложения солей были защищены от размывающего действия воды. Мировой океан является неисчерпаемым исто чником хлористого натрия. Залежи калиевых солей образовалась совсем другим пу тём. Многие металлы встречаются в природе в виде сульфидов (PbS, MoS2 ZnS), другие металлы- в виде окислов (Fe2 O3 , MnO2 ). Известны крупные месторождения карбонатов (ZnCO3, CaCO3) и сульфатов (BaSO4) некоторых металлов. Минералы, которые присутствуют в таких высоких концентрациях, что можно вести их промышленную разработку, называют рудами. Воздух для нас только доступен, что мы не считае м кислород одним из важнейших химикалий. Например, мы используем природный газ (главным образом метан) в качестве топлива, сжигая его на воздухе. Если бы метан в воздухе в большом количестве, а кислород встречался бы так редко, что приходилось бы специ ально добывать, то кислород, считался бы «топливом» . В обо их случаях количество выделяющегося тепла определяется уравнением CH4 (r) + 202 (r) – CO2 (r) + 2H2O (r) + 213 кка л (3) Несмотря на общедоступность неограниченных коли честв кислорода воздуха, огромные количества чистого кислорода получают для промышленных и мед ицинских целей. Ежегодно получают миллиарды кубометров кислорода, отделяя его фракционной перегонкой от азота. Руды, в состав которых входит азот, встречаются сравнительно редко. Наиб олее распространённый минерал - нитрат натрия NaNO3 , крупные залежи которого находятся в Чили. В настоящее время азотосодержащие соединения мы получ аем, используя для этого азот воздуха. Таким образом , воздух - самый богатый источник кислорода и азота - двух элементов, имеющих исключительно большое значение.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
В сельхозакадемии, чтобы сдать сессию, приходится реально пахать...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru